严密副教授在Separation and purification Technology上发表研究论文

发布者:大象dx秘密入口大象发布时间:2022-08-26浏览次数:412

大象dx秘密入口大象严密副教授在Separation and purification Technology(《分离与净化技术》)(IF=7.3)上发表了题为《基于Cu-BTC的复合吸附剂用于选择性吸附气化合成气中的CO2研究》的论文。

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图注:Separation and purification Technology.(2022).

https://doi.org/10.1016/j.seppur.2021.119644

气化技术能将有机固废转化为高值气体燃料,特别是超临界水气化技术能够将餐厨垃圾、污泥及绿藻等高湿固废直接转化为含氢合成气。但超临界水气化产生的合成气CO2浓度高,不仅限制了H2浓度,同时也显著降低了合成气品质和价值。因此有机固废气化合成气CO2脱碳提质成为当前研究热点。

本文基于金属有机框架材料Cu-BTC利用金属镁离子(Mg2+)和多壁碳纳米管(MWCNT)进行修饰得到复合吸附剂。该复合Cu-BTC吸附剂具有高比表面积和孔容、丰富的不饱和金属位点、良好的热稳定性。本文将复合Cu-BTC吸附剂用于复杂组分合成气(H2、CO2、CH4、CO)的CO2脱除,分析吸附脱碳特性。

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图注:复合吸附剂制备及应用于气化合成气CO2脱除示意图

论文研究了吸附温度、吸附压力等操作参数对复合吸附剂的CO2吸附能力、CO2/H2吸附选择性及再生能力。

研究表明低温高压有利于复合吸附剂对CO2的吸附,低温能降低CO2从吸附剂逃逸,高压促进CO2进入吸附剂孔道和不饱和金属位点。

相比于Cu-BTC,碱金属镁的引入增加了不饱和金属位点,其对酸性气体有很强的相互作用力;MWCNT作为疏水性多孔材料,具有良好的比表面积和孔容,增加Cu-BTC分散性。因此修饰技术增加了Cu-BTC对CO2的吸附能力。

本文研究中,复合吸附剂对CO2最高吸附量为20.02 mmol/g, CO2/H2吸附选择性达14.8,表现出良好的吸附能力。同时多次吸附/脱附循环吸附实验表明,5次循环后Mg/Cu-BTC@MWCNT的吸附再生率仍高达94.5%,具有优异的再生性能。

 

图注:Mg/Cu-BTC@MWCNT不同温度、压力下的CO2吸附量   

本图采用Origin绘制

图注:不同吸附压力下气体吸附量和吸附选择性

本图采用Origin绘制